金屬連接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金屬連接方法，包括：保持第一金屬部件（10）的連接部（11）和第二金屬部件（20）的連接部（21）以使其彼此面對(duì)的步驟；通過(guò)將壓力施加到第一金屬部件的連接部和第二金屬部件的連接部以使其彼此抵靠而使第一金屬部件的連接部和第二金屬部件的連接部變形，并去除第一金屬部件的連接部和第二金屬部件的連接部的氧化膜的步驟；并且利用擴(kuò)散連接將去除氧化膜的第一金屬部件的連接部和第二金屬部件的連接部彼此連接的步驟。結(jié)果，容易地減小了成本并且能夠穩(wěn)定地確保質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】金屬連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連接方法，并且特別地涉及一種用于在不加熱它們的情況下連接導(dǎo)線和金屬板材、金屬板材和金屬板材或者導(dǎo)線和導(dǎo)線的金屬連接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，作為用于連接諸如連接導(dǎo)線和金屬板材的金屬的技術(shù)，包括壓接連接、電阻焊接、超聲波連接、焊接(釬焊)等(例如，參考專利文獻(xiàn)I)。
[0003]作為用于連接雙絞銅線和銅板材的技術(shù)，壓接連接是主流。然而，壓接連接具有這樣的問題:構(gòu)件成本高，質(zhì)量保證需要很大的成本等。使用了電阻焊接作為用于連接諸如絞合銅線和銅板材的金屬的技術(shù)。然而，電阻焊接具有這樣的問題:加工成本高，鋁連接支撐難，連接質(zhì)量不穩(wěn)定，質(zhì)量保證難等。超聲波連接具有這樣的問題:由于設(shè)備成本等高而使加工成本高，自適應(yīng)電線截面的自適應(yīng)范圍窄等。焊接具有這樣的問題:需要插入金屬，由此構(gòu)件成本變高，連接強(qiáng)度弱，質(zhì)量保證難等。
[0004]引用列表
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006][PTL1]
[0007]日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)N0.2004-311061
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]已經(jīng)鑒于上述實(shí)際情況做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明目的在于提供一種容易地減小成本并且能夠確保質(zhì)量穩(wěn)定的金屬連接方法。
[0010]解決問題的方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種金屬連接方法，該金屬連接方法包括以下步驟:在第一金屬部件的連接部和第二金屬部件的連接部彼此面對(duì)的情況下保持該第一金屬部件的連接部和該第二金屬部件的連接部；通過(guò)在所述連接部彼此抵靠時(shí)將壓力施加到所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部而使所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部變形，以由此去除所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部的氧化膜；并且利用擴(kuò)散連接將已經(jīng)去除氧化膜的所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部彼此連接。
[0012]本發(fā)明的有利效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種容易地減小成本并且能夠確保質(zhì)量穩(wěn)定的金屬連接方法。
[0014]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0015]圖1 (a)到I (C)是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的金屬連接方法的流程模式圖。
[0016]圖2是利用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的金屬連接方法連接的金屬連接部件的模式圖。
[0017]圖3是用于檢驗(yàn)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的金屬連接部件的模式圖。
[0018]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果的示圖。
[0019]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果的表格。
[0020]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的金屬連接方法的模式圖。
[0021]圖7是用于檢驗(yàn)根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的金屬連接部件的模式圖。
[0022]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果的示圖。
[0023]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果的表格。
[0024]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的金屬連接方法的模式圖。
[0025]圖11是用于檢驗(yàn)根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的金屬連接部件的模式圖。
[0026]圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果的示圖。
[0027]圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果的表格。
[0028]附圖標(biāo)記列表
[0029]10第一金屬部件
[0030]20第二金屬部件
[0031]11,21 連接部
[0032]30、40 保持部
【具體實(shí)施方式】
[0033]在下文中，將參考【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施例。在以下【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】中，相同或者相似的部分利用相同或者相似的符號(hào)代表。然而，附圖是概要地示出，并且厚度和平面尺寸之間的關(guān)系、各自的層的厚度比率等與實(shí)際情況不同。相應(yīng)地，具體厚度和尺寸應(yīng)該按照以下說(shuō)明判斷。另外，在各附圖之間還包括包括相互尺寸的關(guān)系和比率不同的部分。
[0034](第一實(shí)施例)
[0035]如在圖1 (a)到I (C)中所示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的金屬連接方法(對(duì)接連接方法)包括以下步驟:在第一金屬部件10的連接部11和第二金屬部件20的連接部21彼此面對(duì)的情況下保持各連接部(圖1 (a));通過(guò)在連接部彼此抵靠時(shí)將壓力施加到第一金屬部件10的連接部11和第二金屬部件20的連接部21而使該第一金屬部件10的連接部11和第二金屬部件20的連接部21變形，以由此去除第一金屬部件10的連接部11和第二金屬部件20的連接部21的氧化膜(圖1 (b));并且利用擴(kuò)散連接來(lái)將已經(jīng)去除氧化膜的第一金屬部件10的連接部11和第二金屬部件20的連接部21相互連接(圖1 (C))。
[0036]擴(kuò)散連接是在不高于熔點(diǎn)的溫度條件下使得暴露的非氧化金屬相互靠近到足夠讓原子力發(fā)生作用、并且利用在連接表面上產(chǎn)生的原子的擴(kuò)散而將暴露的非氧化金屬連接的方法。在根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法中，第一金屬部件10和第二金屬部件20由保持部30和40保持，并且被加壓。在根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法中不進(jìn)行加熱和振動(dòng)的應(yīng)用。
[0037]第一金屬部件10和第二金屬部件20中的每一個(gè)是作為纜線的絞合線，該纜線具有:其中細(xì)導(dǎo)線已經(jīng)被絞合的芯線；諸如鋁和銅的金屬板材，或者是由利用鋁、銅等制成的單線、箔片、板材等形成的電路本體。關(guān)于第一金屬部件10和第二金屬部件20，例如，如在圖2中所示，第一金屬部件10是由金屬板材等形成的端子，并且第二金屬部件20是作為絞合銅線的導(dǎo)線。
[0038]示出了根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)。如在圖3中所示，用于檢驗(yàn)的第一金屬部件10和第二金屬部件20是由銅形成的金屬板端子的載體。作為檢驗(yàn)方法，檢驗(yàn)在由于用于連接的加壓所引起的銅板的位移量與分別拉動(dòng)第一金屬部件10和第二金屬部件20時(shí)所需的固定力之間的關(guān)系。檢驗(yàn)結(jié)果在圖4的示圖中示出。另外，在根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法中所需的連接強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)的目標(biāo)值設(shè)定為140N，這是不小于單體強(qiáng)度的65%的值。在圖5中，示出被加壓使得由于用于連接的加壓所引起的銅板的位移量不小于1.80mm的17個(gè)樣本的結(jié)果。從圖4和5證實(shí)，當(dāng)施加壓力使得由于用于連接的加壓所引起的銅板的位移量不小于1.80mm時(shí)，連接強(qiáng)度變得不小于作為目標(biāo)強(qiáng)度的140N，并且因此變得不小于標(biāo)準(zhǔn)值。
[0039]按照根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法，因?yàn)橥ㄟ^(guò)加壓進(jìn)行擴(kuò)散連接，所以變得能夠連接同種金屬和異種金屬，并且由于構(gòu)件材料限制的降低而能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件成本的減小。
[0040]另外，按照根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法，流程簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部生產(chǎn)，并且能夠抑制加工成本，由此能夠?qū)崿F(xiàn)成本的減小。
[0041]另外，按照根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法，因?yàn)椴淮嬖谌魏沃T如加熱和通電的能量負(fù)荷，所以加工時(shí)間短，這是經(jīng)濟(jì)的。
[0042]另外，按照根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法，能夠通過(guò)管理加壓力、變形量等確保質(zhì)量。
[0043]另外，按照根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法，能夠通過(guò)監(jiān)視管理值(抗拉強(qiáng)度等)確保質(zhì)量。
[0044](第二實(shí)施例)
[0045]如在圖6中所示，與根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法相比較，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的金屬連接方法(旋轉(zhuǎn)連接方法)的不同之處在于，在去除氧化膜的步驟中，保持第一金屬部件10并且旋轉(zhuǎn)第二金屬部件20。因?yàn)槠渌矫媸腔旧项愃?，所以省略了重?fù)的說(shuō)明。
[0046]在去除氧化膜的步驟中，通過(guò)保持第一金屬部件10并且旋轉(zhuǎn)第二金屬部件20而在旋轉(zhuǎn)部(連接部)中材料發(fā)生變形，氧化膜被去除，并且進(jìn)行擴(kuò)散連接。
[0047]示出了根據(jù)第二實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)。如在圖7中所示，用于檢驗(yàn)的第一金屬部件10是由鋁形成的金屬板，并且第二金屬部件20是由銅形成的絞合線。作為檢驗(yàn)方法，檢驗(yàn)連接時(shí)的旋轉(zhuǎn)數(shù)與第一金屬部件10和第二金屬部件20的保持力之間的關(guān)系。檢驗(yàn)結(jié)果在圖8的示圖中示出。另外，在根據(jù)第二實(shí)施例的金屬連接方法中所需的連接強(qiáng)度(保持力)的目標(biāo)值設(shè)定為10.95N，這不小于基板的焊接連接強(qiáng)度。在圖9中，示出了在連接時(shí)的旋轉(zhuǎn)數(shù)不小于770rpm的三個(gè)樣本的結(jié)果。從圖8和9證實(shí)，當(dāng)在連接時(shí)的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為不小于770rpm時(shí)，連接強(qiáng)度顯著地超過(guò)作為目標(biāo)強(qiáng)度的10.95N，并且因此變得不小于標(biāo)準(zhǔn)值。
[0048]按照根據(jù)第二實(shí)施例的金屬連接方法，因?yàn)橥ㄟ^(guò)加壓和旋轉(zhuǎn)進(jìn)行擴(kuò)散連接，所以能夠連接同種金屬和異種金屬，并且由于構(gòu)件材料限制的降低而能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件成本的減小。
[0049]另外，按照根據(jù)第二實(shí)施例的金屬連接方法，流程簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的內(nèi)部生產(chǎn)，并且能夠抑制加工成本，由此能夠?qū)崿F(xiàn)成本的減小。
[0050]另外，按照根據(jù)第二實(shí)施例的金屬連接方法，因?yàn)椴淮嬖谌魏沃T如加熱和通電能的能量負(fù)荷，所以加工時(shí)間短，這是經(jīng)濟(jì)的。
[0051]另外，按照根據(jù)第二實(shí)施例的金屬連接方法，能夠通過(guò)管理加壓力、變形量、旋轉(zhuǎn)數(shù)等確保質(zhì)量。
[0052]另外，按照根據(jù)第二實(shí)施例的金屬連接方法，能夠通過(guò)監(jiān)視管理值(保持力等)確保質(zhì)量。
[0053](第三實(shí)施例)
[0054]如在圖10中所示，與根據(jù)第一實(shí)施例的金屬連接方法相比較，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的金屬連接方法(振動(dòng)連接方法)的不同之處在于，在去除氧化膜的步驟中，保持第二金屬部件20并且與加壓方向垂直地振動(dòng)第一金屬部件10。因?yàn)槠渌矫媸腔旧项愃?，所以省略了重?fù)的說(shuō)明。
[0055]在去除氧化膜的步驟中，通過(guò)保持第二金屬部件20并且振動(dòng)第一金屬部件10，在振動(dòng)部(連接部)中材料發(fā)生變形，氧化膜被去除，并且進(jìn)行擴(kuò)散連接。
[0056]示出根據(jù)第三實(shí)施例的金屬連接方法的連接強(qiáng)度的檢驗(yàn)。如在圖11中所示，用于檢驗(yàn)的第一金屬部件10和第二金屬部件20是由銅形成的金屬板。作為檢驗(yàn)方法，檢驗(yàn)連接時(shí)的振動(dòng)量與分別拉動(dòng)第一金屬部件10和第二金屬部件20時(shí)所需的抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系。檢驗(yàn)結(jié)果在圖12的示圖中示出。另外，在根據(jù)第三實(shí)施例的金屬連接方法中所需的連接強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)的目標(biāo)值設(shè)定為215N，這是不小于單體強(qiáng)度的65%的值。在圖13中，示出了在連接時(shí)的振動(dòng)量不小于50mm的18個(gè)樣本的結(jié)果。從圖12和13證實(shí)，當(dāng)在連接時(shí)的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為不小于990mm時(shí)，連接強(qiáng)度變得不小于作為目標(biāo)強(qiáng)度的215N，并且因此變得不小于標(biāo)準(zhǔn)值。
[0057]按照根據(jù)第三實(shí)施例的金屬連接方法，因?yàn)橥ㄟ^(guò)加壓和振動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)散連接，所以變得能夠連接同種金屬和異種金屬，并且由于構(gòu)件材料限制的降低而能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件成本的減小。
[0058]另外，按照根據(jù)第三實(shí)施例的金屬連接方法，流程簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部生產(chǎn)，并且能夠抑制加工成本，由此能夠?qū)崿F(xiàn)成本的減小。
[0059]另外，按照根據(jù)第三實(shí)施例的金屬連接方法，因?yàn)椴淮嬖谌魏沃T如加熱和通電的能量負(fù)荷，所以加工時(shí)間短，這是經(jīng)濟(jì)的。[0060]另外，按照根據(jù)第三實(shí)施例的金屬連接方法，能夠通過(guò)管理加壓力、變形量、振動(dòng)
量等確保質(zhì)量。
[0061]另外，按照根據(jù)第三實(shí)施例的金屬連接方法，能夠通過(guò)監(jiān)視管理值(抗拉強(qiáng)度等)確保質(zhì)量。
[0062](其它實(shí)施例)
[0063]如上所述，雖然已經(jīng)通過(guò)實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是不應(yīng)該理解為形成本公開的一部分的說(shuō)明書和附圖限制本發(fā)明。根據(jù)本公開，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，各種可替代實(shí)施例、加工實(shí)例和操作技術(shù)應(yīng)該是顯而易見的。
[0064]例如，作為已經(jīng)在實(shí)施例中示出的第一金屬部件10和第二金屬部件20的金屬材料是一個(gè)實(shí)例，并且可以采用能用于各種導(dǎo)線、電路等的其它金屬材料。
[0065]如上所述，應(yīng)該理解本發(fā)明涵蓋沒有在這里描述的各種實(shí)施例等。相應(yīng)地，本發(fā)明僅僅受到由本公開來(lái)規(guī)定本發(fā)明的適當(dāng)權(quán)利要求的內(nèi)容的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬連接方法，包括以下步驟: 在第一金屬部件的連接部和第二金屬部件的連接部彼此面對(duì)的情況下保持該第一金屬部件的連接部和該第二金屬部件的連接部； 通過(guò)在所述連接部彼此抵靠時(shí)將壓力施加到所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部而使所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部變形，以由此去除所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部的氧化膜；并且 利用擴(kuò)散連接將已經(jīng)去除氧化膜的所述第一金屬部件的所述連接部和所述第二金屬部件的所述連接部彼此連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬連接方法，其中，在去除氧化膜的步驟中，保持所述第一金屬部件，并且旋轉(zhuǎn)所述第二金屬部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬連接方法，其中，在去除氧化膜的步驟中，保持所述第二金屬部件，并且與加壓方向垂直地振動(dòng)所述第一金屬部件。
【文檔編號(hào)】B23K20/10GK103826789SQ201280044160
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月13日
【發(fā)明者】高田和彥 申請(qǐng)人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社